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测量生物纳米压力传感器的形变偏差

在用于生物应用的纳米压力传感器的制造中,牺牲层蚀刻以及将两个由真空间隙分隔的膜密封以形成F-P腔至关重要。同时,了解制造过程后薄膜最初发生形变的确切时间也十分关键。

图 [1] 制作的压力传感器的SEM 图

像。条形比例尺为1微米。

测量

压力传感器是一个 6×10 微米的芯片,由一个机械传感器和一个光学参考区组成,机械传感器由两片多晶硅膜构成,两片多晶硅膜被真空间隙隔开。薄膜充当平行反射镜,构成F-P腔,在某些波长下是部分透明的。外部压力会影响膜片并改变间隙。该装置被设计用于测量活细胞不同组成部分内部的压力变化。

图 [2] 膜未塌陷的设备(上)和膜塌陷的设备(下)膜的装置条形图比例为 1 微米。

目前,膜形变测量是在内化前使用扫描电子显微镜(SEM)进行的,但在扫描电子显微镜中,样品必须处于真空压力下,这可能会改变其初始状态。

图 [3] 压力传感器阵列从基底释放前的三维形貌。

通过使用 Sensofar 光学轮廓仪,我们能够以快速且非接触的方式测量制造后的薄膜形变。芯片的尺寸只有几微米,但薄膜的曲率接近几十纳米,因此必须使用高倍率镜头。

图 [4] 对多个压力传感器进行剖面分析。

图 [5] 6×10 微米释放压力传感器的三维形貌图。

  结论  

有了这项技术,就可以快速、无损地测量密封前后释放膜的形变情况,以检查膜是否塌陷。在此之前,必须使用扫描电子显微镜(SEM)进行检查,而扫描电子显微镜会因真空而导致膜的形变发生变化,偏移值也不那么可靠。这些测量结果是使用100 倍明场物镜通过共聚焦技术获得的。

Sensofar 设备基于三种技术提供非接触式三维光学轮廓仪:共聚焦技术、干涉技术和多焦面叠加技术。利用 Sensofar 设备,可以在非接触的情况下,高效率精确地进行高分辨率的光学测量,同时我们的软件可根据需要提供技术支持。